一种热固性厚膜热敏电阻用浆料及其制成的热敏电阻的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热敏电阻浆料，尤其涉及一种制作膜状热敏电阻的半导体浆料、 由该浆料制成的温度传感器及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 热敏电阻是指对温度敏感的电阻元件，在不同的温度下表现出不同的电阻值，进 而作为温度传感器的常用组成部件。热敏电阻按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻 器（PTC)和负温度系数热敏电阻器（NTC)。PTC热敏电阻在温度越高时电阻值越大，NTC热 敏电阻在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
[0003] 现有技术中主要是烧结型的电阻片，分为圆形电阻片和方形电阻片，请参阅图la 和lb，其中图la为烧结型纽扣型热敏电阻芯片031，其端面上设有印刷贵金属电极02,该烧 结型纽扣型热敏电阻芯片厚度为l_5mm，直径为3-20mm ;图lb为烧结型方型热敏电阻芯片 032,其厚度为0. 3-lmm，长度为0. 5-2mm。
[0004] 请参阅图2a和2b，其中，图2a是烧结型纽扣型热敏电阻芯片封装后的热敏电阻， 其包括烧结型纽扣型热敏电阻芯片031，包裹在该烧结型纽扣型热敏电阻芯片031外的环 氧树脂绝缘保护层041，以及与烧结型纽扣型热敏电阻芯片031两端分别连接的引脚05,封 装后的该热敏电阻厚度为5-10_ ;图2b是烧结型方型热敏电阻芯片封装后的热敏电阻，其 包括烧结型方型热敏电阻芯片032,包裹在该烧结型方型热敏电阻芯片032外的环氧树脂 绝缘保护层041，以及与烧结型方型热敏电阻芯片032两端分别连接的引脚05,封装后的该 热敏电阻厚度为1_5_。请参阅图3,其为包括上述烧结型热敏电阻片的温度传感器，该温 度传感器包括烧结型热敏电阻片03、分别连接在烧结型热敏电阻片03两端的引脚05、套设 在烧结型热敏电阻片03外的探头套管06、设置在引脚05末端的连接端子07。
[0005] 为了减小热敏电阻的厚度，现有技术中出现了薄片型封装的热敏电阻，请参阅图 4a和4b，二者分别是薄片型封装热敏电阻的俯视图和正视图。该薄片型封装热敏电阻包括 聚酯薄膜01、设置在该聚酯薄膜01上的烧结型方型热敏电阻芯片032,以及与烧结型方型 热敏电阻芯片032两端分别连接的引脚05。
[0006] 该薄片型封装热敏电阻的厚度为0. 8-1. 6mm，该厚度主要由烧结型方型热敏电阻 芯片032形成，因此热敏电阻封装后的尺寸主要受到烧结型电阻片的厚度局限，即使采用 聚酯薄膜01作为基片，来实现薄片型封装，热敏电阻的整体厚度最薄也仅达到〇. 8mm，难 以满足一些超薄环境下的应用；其次，由于热敏电阻的厚度越大，热响应时间则越长，响应 速度越，在一些需要超快响应的场合则难以满足要求；而且，烧结型电阻片的单个重量在 0. l-l〇g之间，重量难以减轻。
[0007] 同时，采用传统烧结型热敏电阻制得的测温型温度传感器的制造工艺通常为：弓丨 线成型一插片一焊接一清洗一包封一固化一传感器灌封填充一固化一测试，总共有9道工 序，工序较多、较为复杂。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于制造厚膜热敏电阻的浆料，该热 固性厚膜热敏电阻用浆料可制造出厚度小、重量小、响应速度快、工序少的厚膜热敏电阻。
[0009] 本发明所采用的技术方案是：
[0010] -种热固性厚膜热敏电阻用浆料，由以下质量百分比的各组分组成：
[0011] 热敏半导体陶瓷粉料 20-60%
[0012] 热固性胶黏剂 30-70%
[0013] 稀释剂 10-50%
[0014] 该热固性厚膜热敏电阻用浆料可在基材上通过印刷或涂布等工艺成型，之后在 200-400°C低温固化得到厚度小、重量轻的热敏电阻膜层。
[0015] 进一步地，所述热敏半导体陶瓷粉料为负温度系数热敏半导体陶瓷粉料。具体地， 其以氧化锰、氧化钴、氧化铁等金属氧化物合成的尖晶石相材料作为功能相。
[0016] 进一步地，所述热固性胶黏剂为以下材料中的一种：环氧树脂、有机硅树脂、聚酰 亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、氯醋树脂、丙烯酸树脂、铁氟龙树脂、改性橡胶。
[0017] 进一步地，所述热固性厚膜热敏电阻用浆料还包括以下质量百分比的助剂：固化 剂0. 1-2 %、防沉降剂0. 1-2 %、分散剂0. 1-2 %、流平剂0. 1-2 %、触变剂0. 1-2%、附着力促 进剂 0. 1-2%。
[0018] 相比于现有技术，本发明的热固性厚膜热敏电阻用浆料，将氧化锰、氧化钴、氧化 铁等材料合成的尖晶石相材料作为功能相，是一种由热固化性树脂与热敏半导体陶瓷粉体 混合组成的新型复合材料，可在基材上通过印刷或涂布等工艺成型，之后在200-400°C低温 固化得到热敏电阻膜层，不仅能够便于后续制得厚度小、重量轻、响应速度快的热敏电阻， 而且后续制程中无需经过高温烧结，降低了生产温度，生产工艺大为简化。
[0019] 本发明还提供一种厚膜热敏电阻，包括基片、电极、热敏电阻膜层和保护膜层，所 述电极包括正负极，所述正负极设置在所述基板上，所述正负极间设有电极间隙；所述热敏 电阻膜层覆盖在所述电极及所述基片上，使电极的正负极连通；所述保护膜层覆盖在所述 热敏电阻膜层上；所述热敏电阻膜层由上述热固性厚膜热敏电阻用浆料形成。
[0020] 进一步地，所述基片由有机聚酯膜、无机陶瓷或玻璃制成。
[0021] 进一步地，所述热敏电阻膜层由上述热固性厚膜热敏电阻用浆料通过印刷法、流 延法或涂布法形成，其厚度为0. 01~0. l〇mm。采用上述热固性厚膜热敏电阻用浆料可方便 地在低温（200-400°C )条件下固化得到厚度仅为0. 01~0. 10mm的热敏电阻膜层，大幅减 小了热敏电阻的厚度和重量，同时提高了响应速度。
[0022] 相比于现有技术，本发明的厚膜热敏电阻厚度小、重量小、响应速度快，且制作工 艺简单。
[0023] 本发明还提供一种热固性厚膜热敏电阻的制造方法，包括以下步骤：
[0024] (1)将电极图案印刷在基片表面，并固化干燥；
[0025] (2)将上述热固性厚膜热敏电阻用浆料覆盖在所述电极图案上，形成热敏电阻膜 层，并固化干燥；
[0026] (3)将保护膜层印刷于所述热敏电阻膜层外表面上，制得热固性厚膜热敏电阻；
[0027] (4)对制得的热固性厚膜热敏电阻进行性能测试。
[0028] 进一步地，步骤（1)中，用丝网印刷机将银胶电极图案印刷于基片表面，并在 150Γ的温度下固化干燥40min。优选地，基片可选择有机聚酯膜（如：聚酰亚胺膜）或无 机陶瓷或玻璃薄型基片（如：氧化铝基片）。通过选择不同的电极图案或调节两电极之间 的间隙来获得不同的热敏电阻的阻值。
[0029] 进一步地，步骤（2)中，通过印刷法、流延法或涂布法将所述的热固性厚膜热敏电 阻用浆料覆盖在所述电极图案上，并固化干燥。具体地，首先需要配制所述热固性厚膜热敏 电阻用浆料，包括以下步骤：
[0030] 1)在容器内加入称量好的热敏半导体陶瓷粉料、热固性胶黏剂、溶剂和各种相应 的助剂，并充分混合；
[0031] 2)使用三辊研磨机乳制；
[0032] 3)检查颗粒度，直到热敏半导体陶瓷粉料的细度符合条件：中值粒径D50小于或 等于1. 0 μ m，即可停止乳制，检验入库。
[0033] 将上述制得的热固性厚膜热敏电阻用浆料通过印刷法、流延法或涂布法将所述的 热固性厚膜热敏电阻用浆料覆盖在所述电极图案上后，根据选择的热固性胶黏剂不同设置 不同的固化条件，具体地：
[0034] A、采用环氧树脂作为热固性胶黏剂：可选择常温固化与加温固化；其中加温固化 的条件：在90~120°C温度下加温固化2小时。
[0035] B、采用有机硅树脂作为热固性胶黏剂：在温度30-50°C、相对湿度RH40~80%条 件下固化24~72小时。
[0036] C、采用聚酰亚胺树脂作为热固性胶黏剂：在220~300°C温度下固化0. 5~2小 时。
[0037] D、采用聚氨酯作为热固性胶黏剂：在80~90°C温度下固化24小时。
[0038] E、采用氯醋树脂作为热固性胶黏剂：在60~80°C温度下固化2小时。
[0039] F、采用丙烯酸树脂作为热固性胶黏剂：在120~180°C温度下固化0. 5~2小时。
[0040] G、采用TEFLON(铁氟龙）树脂作为热固性胶黏剂：在250~400°C温度下固化 0. 5~2小时。
[0041] 相比于现有技术，本发明所述的热固性厚膜热敏电阻的制造方法，制程工序大为 简化，并可方便地制得厚度小、重量轻、响应速度快的热敏电阻。
[0042] 为了更好地理解和实施，下面结合附图